JPS5877620A - カルマン渦流量計 - Google Patents
カルマン渦流量計Info
- Publication number
- JPS5877620A JPS5877620A JP17573381A JP17573381A JPS5877620A JP S5877620 A JPS5877620 A JP S5877620A JP 17573381 A JP17573381 A JP 17573381A JP 17573381 A JP17573381 A JP 17573381A JP S5877620 A JPS5877620 A JP S5877620A
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- Japan
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- flow
- vortex
- shaped
- karman
- pipeline
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
- G01F1/05—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects
- G01F1/20—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects by detection of dynamic effects of the flow
- G01F1/32—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects by detection of dynamic effects of the flow using swirl flowmeters
- G01F1/3209—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects by detection of dynamic effects of the flow using swirl flowmeters using Karman vortices
- G01F1/3218—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects by detection of dynamic effects of the flow using swirl flowmeters using Karman vortices bluff body design
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、流体中に生じるカルマン渦を利用して管路内
に流れる流体の流量又、は流速を測定するカルマン渦流
量計に関する。
に流れる流体の流量又、は流速を測定するカルマン渦流
量計に関する。
渦発生体にリングを使用したカルマン渦流量計は、一般
に第１図に示すように、管路（１）内に同心状にリング
状渦発生体（２）を配置してその下流側にサーミ２夕な
どの渦検出器（３）を取付けて成る。リング状渦発生体
（２）は、管路内の流れ（矢印Ｕで示す）の平均流速相
当半径位置に同心配置されており、これによって流速分
布の影響を受けずに、製線が閉曲線となるカルマン渦（
４）を生じさせることができ、このカルマン渦を検出器
（３）によって検出し【流体の流量または流速を測定で
きるようになっている。このようなカルマン渦流量計で
は、カルマン渦（３）が自己誘起速度に基づく渦輪自身
の不安定性を有するため、本来２次元渦に比較して単独
で不安定なものであり、従って渦輪が崩壊しやす〜ｔと
いう欠点があった。また円管内の流れは管路（１）の状
態により【は渦発生体（２）の上流側に流速分布の歪や
旋回流などを生じ、これらによって定常な渦発生が乱さ
れ、或いは阻害されるという欠点があった。さらに第１
図の如き従来の、カルマン渦流量針では、渦発生体（２
）を竪固に設置することが困難であるという欠点も問題
である。
に第１図に示すように、管路（１）内に同心状にリング
状渦発生体（２）を配置してその下流側にサーミ２夕な
どの渦検出器（３）を取付けて成る。リング状渦発生体
（２）は、管路内の流れ（矢印Ｕで示す）の平均流速相
当半径位置に同心配置されており、これによって流速分
布の影響を受けずに、製線が閉曲線となるカルマン渦（
４）を生じさせることができ、このカルマン渦を検出器
（３）によって検出し【流体の流量または流速を測定で
きるようになっている。このようなカルマン渦流量計で
は、カルマン渦（３）が自己誘起速度に基づく渦輪自身
の不安定性を有するため、本来２次元渦に比較して単独
で不安定なものであり、従って渦輪が崩壊しやす〜ｔと
いう欠点があった。また円管内の流れは管路（１）の状
態により【は渦発生体（２）の上流側に流速分布の歪や
旋回流などを生じ、これらによって定常な渦発生が乱さ
れ、或いは阻害されるという欠点があった。さらに第１
図の如き従来の、カルマン渦流量針では、渦発生体（２
）を竪固に設置することが困難であるという欠点も問題
である。
この発明の目的は、自己誘起速度に基づく渦輪自身の不
安定性を軽減し、渦発生体の下流側でより安定した周期
的なカルマン渦を得るようにし、さらに曲管路や内径の
変化する管路なと流速分布の歪や旋回流の影響が懸念さ
れる使用条件にお〜）ても適用可能とした改良されたカ
ルマン渦流量計を提供することにある。
安定性を軽減し、渦発生体の下流側でより安定した周期
的なカルマン渦を得るようにし、さらに曲管路や内径の
変化する管路なと流速分布の歪や旋回流の影響が懸念さ
れる使用条件にお〜）ても適用可能とした改良されたカ
ルマン渦流量計を提供することにある。
すなわちこの発明のカルマン渦流量計は、管内でカルマ
ン渦を利用して流体の流量又は流速を測定するものにお
いて、頭部がドーム状、胴部が柱状、尾端が縮径コーン
状の中心構造体を、その頭部を流体流れの上流側に向け
℃前記管内に同心状にベーン状支持構造体によって固定
し、管内壁と中心構造体との間に形成される環状流路内
にリング状渦発生体を前記ベーン状支持構造体によって
同心状に取付け、このリング状渦発生体により発生され
るカルマン渦を検出して流体の流量又は流速を測定する
ようにしてなるもので、リング状渦発生体の上流側で流
れを積極的１に絞り且つ整流して、渦発生を安定化する
と共に発生した渦輪の崩壊を抑制し、これによって流れ
の下流側で一層安定した周期的な渦を得ることができる
ようになると共に、曲り管や内噂径の変化する管路など
での流速分布の歪な■し旋回流などの影響を受けずに流
量−流速測定ができるようになり、この種流量計の使用
条件の拡大に太き（寄与するほか、渦発生体の支持を強
固且つ安定化し得るものである。
ン渦を利用して流体の流量又は流速を測定するものにお
いて、頭部がドーム状、胴部が柱状、尾端が縮径コーン
状の中心構造体を、その頭部を流体流れの上流側に向け
℃前記管内に同心状にベーン状支持構造体によって固定
し、管内壁と中心構造体との間に形成される環状流路内
にリング状渦発生体を前記ベーン状支持構造体によって
同心状に取付け、このリング状渦発生体により発生され
るカルマン渦を検出して流体の流量又は流速を測定する
ようにしてなるもので、リング状渦発生体の上流側で流
れを積極的１に絞り且つ整流して、渦発生を安定化する
と共に発生した渦輪の崩壊を抑制し、これによって流れ
の下流側で一層安定した周期的な渦を得ることができる
ようになると共に、曲り管や内噂径の変化する管路など
での流速分布の歪な■し旋回流などの影響を受けずに流
量−流速測定ができるようになり、この種流量計の使用
条件の拡大に太き（寄与するほか、渦発生体の支持を強
固且つ安定化し得るものである。
以下にこの発明の一実施例を第２図および第３図と共に
詳述する。第２図および第３図において（１）は管路で
あり、この管路（１）内には流体が満たされ且つ矢印で
で示す方向にこの流体が流れている。
詳述する。第２図および第３図において（１）は管路で
あり、この管路（１）内には流体が満たされ且つ矢印で
で示す方向にこの流体が流れている。
（５）は流線魚雷形の中心構造体であり、流体の流れ方
向に対して頭部（５ａ）が半球ドーム状に、中央部（５
ｂ）が円柱状に、また尾端部（５Ｃ）が漸次縮径するコ
ーン状に形成されている。この中心構造体（５）は、そ
の中央部（５ｂ）において放射状のベーン状支持構造体
（６ａ） （６ｂ） （６Ｃ）により管路（１）内に固
定支持されており、その頭部（５ａ）を流れの上流側に
向けて管路（１）内の中心軸線上に同心状に配置されて
いる。
向に対して頭部（５ａ）が半球ドーム状に、中央部（５
ｂ）が円柱状に、また尾端部（５Ｃ）が漸次縮径するコ
ーン状に形成されている。この中心構造体（５）は、そ
の中央部（５ｂ）において放射状のベーン状支持構造体
（６ａ） （６ｂ） （６Ｃ）により管路（１）内に固
定支持されており、その頭部（５ａ）を流れの上流側に
向けて管路（１）内の中心軸線上に同心状に配置されて
いる。
この場合、中心構造体（のの頭部（５ａ）及び尾端部（
５ｃ）は、前記ベーン状支持構造体（６ａ） （６ｂ）
（６ｃ）の先端縁及び後端縁よりも各々上流側及び下
流側に突出している。
５ｃ）は、前記ベーン状支持構造体（６ａ） （６ｂ）
（６ｃ）の先端縁及び後端縁よりも各々上流側及び下
流側に突出している。
前記中心構造体（５）と管路（１）の内壁との間に形成
される環状流路の前記胴部（５ｂ）部分、すなわち環状
流路中に、リング状渦発生体（７）がベーン状支持構造
体（６ａ） （６ｂ） （６ｃ）によって支持されて管
路（１）及び中心構造体（５）と同心状に配設されてい
る。これらの中心構造体（５）とベーン状支持構造体（
６ａ） （６ｂ）（６ｃ）およびリング状渦発生体（′
０は例えば互いに一体構成されていてよく、中央構造体
（５）のリング状渦発生体（′ｆ）より下流側の適当な
個所とそれに対応する管路（１）の内壁とに各々対をな
す超音波送受波器（８ａ） （８ｂ） （８ｃ）及び（
９ａ） （９ｂ） （９ｃ）が取付けられ、これらによ
って発生渦（１ｏ）の、個数等を検出することにより、
流体の流量ないし流速を測定するようにしである。
される環状流路の前記胴部（５ｂ）部分、すなわち環状
流路中に、リング状渦発生体（７）がベーン状支持構造
体（６ａ） （６ｂ） （６ｃ）によって支持されて管
路（１）及び中心構造体（５）と同心状に配設されてい
る。これらの中心構造体（５）とベーン状支持構造体（
６ａ） （６ｂ）（６ｃ）およびリング状渦発生体（′
０は例えば互いに一体構成されていてよく、中央構造体
（５）のリング状渦発生体（′ｆ）より下流側の適当な
個所とそれに対応する管路（１）の内壁とに各々対をな
す超音波送受波器（８ａ） （８ｂ） （８ｃ）及び（
９ａ） （９ｂ） （９ｃ）が取付けられ、これらによ
って発生渦（１ｏ）の、個数等を検出することにより、
流体の流量ないし流速を測定するようにしである。
とのよ５な構成をもつこの発明のカルマン渦流量計では
、前記の流体流れの中における中心構造体（５）の頭Ｉ
ｔｓ （５Ｂ）が半球ドーム状に形成されＣ％％るから
ごの頭部（５ａ）によって流れを急激且つ滑らかに絞り
、その下流側の胴部（５ｂ）における平行部に一様な流
速分布の流れを導びくことになり、従ってこの流速分布
の一様な流れの中でリング状渦発生体（７）が機能する
ことになって、周期的なカルマン渦の安定な発生が達成
されるものである。また中心構造体（５）の前記胴部（
５ｂ）および尾端部（５Ｃ）は漸次縮径するコーン状に
形成されているので、す／グ状渦発生体（７）の下流側
に生じるカルマン渦（１０）の自己誘起速度に基づく渦
輪自身の不安定性を効果的に抑制し、さらに放射状のぺ
゛−ン状支持構造体（６ａ） （６ｂ） （６Ｃ）によ
って、上流側管路条件により流体の主流に生じる旋回流
があってもこれを整流して平行層流にすることができ、
このようにして平行層流の主流の方向に流れが整えられ
、絞られて増速された流れがリング状渦発生体（７）に
導びかれることにより、安定で周期的な渦輪列の形成が
果されるものである。
、前記の流体流れの中における中心構造体（５）の頭Ｉ
ｔｓ （５Ｂ）が半球ドーム状に形成されＣ％％るから
ごの頭部（５ａ）によって流れを急激且つ滑らかに絞り
、その下流側の胴部（５ｂ）における平行部に一様な流
速分布の流れを導びくことになり、従ってこの流速分布
の一様な流れの中でリング状渦発生体（７）が機能する
ことになって、周期的なカルマン渦の安定な発生が達成
されるものである。また中心構造体（５）の前記胴部（
５ｂ）および尾端部（５Ｃ）は漸次縮径するコーン状に
形成されているので、す／グ状渦発生体（７）の下流側
に生じるカルマン渦（１０）の自己誘起速度に基づく渦
輪自身の不安定性を効果的に抑制し、さらに放射状のぺ
゛−ン状支持構造体（６ａ） （６ｂ） （６Ｃ）によ
って、上流側管路条件により流体の主流に生じる旋回流
があってもこれを整流して平行層流にすることができ、
このようにして平行層流の主流の方向に流れが整えられ
、絞られて増速された流れがリング状渦発生体（７）に
導びかれることにより、安定で周期的な渦輪列の形成が
果されるものである。
渦（１）の検出は種々の方式のものが適用できるが、特
に好ましくはベーン状支持構造体（６ａ） （６ｂ）
（６ｃ）で仕切られた扇形区域毎に超音波送受波器８ａ
） （熊（８Ｃ）および（９ａ） （９ｂ） （９ｃ）
の対を配設し、各区域毎の検出結果を平均化するのが良
い。すなわち各区域には、１流側管路条件によって主流
に生じた偏流がそれぞれ独立の流れに分割されて分散導
入されることになり、従ってこの分割された流れ毎の渦
の周波数をそ９れぞれの区域の超音波送受波器で独立し
て検出してその結果を平均化することにより、一層正確
な平均流速を求めることができるものである。尚、超音
波の透過経路としては図示の実施例のよ５に主流に直角
方向とするほか、多重反射を防止するために主流に対し
て斜め方向としてもよい。また渦、の検出には前述の例
のように超音波によるもの以外にも、例えばリング状渦
発生体（７）のまわりの流速変動を測定するもの、リン
グ状渦発生体（７）に作用する圧力又は流体力の変動を
測定するものを用いてもよい。
に好ましくはベーン状支持構造体（６ａ） （６ｂ）
（６ｃ）で仕切られた扇形区域毎に超音波送受波器８ａ
） （熊（８Ｃ）および（９ａ） （９ｂ） （９ｃ）
の対を配設し、各区域毎の検出結果を平均化するのが良
い。すなわち各区域には、１流側管路条件によって主流
に生じた偏流がそれぞれ独立の流れに分割されて分散導
入されることになり、従ってこの分割された流れ毎の渦
の周波数をそ９れぞれの区域の超音波送受波器で独立し
て検出してその結果を平均化することにより、一層正確
な平均流速を求めることができるものである。尚、超音
波の透過経路としては図示の実施例のよ５に主流に直角
方向とするほか、多重反射を防止するために主流に対し
て斜め方向としてもよい。また渦、の検出には前述の例
のように超音波によるもの以外にも、例えばリング状渦
発生体（７）のまわりの流速変動を測定するもの、リン
グ状渦発生体（７）に作用する圧力又は流体力の変動を
測定するものを用いてもよい。
本発明は叙上のようであり、リング状渦発生体が堅固に
固定されて安定したカルマン渦がその下流に発生され、
またこの渦の発生は周期的であっ： ″′Ｃ渦輪、の
崩壊も少な（、さらにベーン状支持構造体による整流の
効果も相俟って、極めて正確な流量・流速測定ができ、
曲り管゛や径の変化する管路への適用も可能であって、
使用条件の拡大にも寄与するところが犬である。
固定されて安定したカルマン渦がその下流に発生され、
またこの渦の発生は周期的であっ： ″′Ｃ渦輪、の
崩壊も少な（、さらにベーン状支持構造体による整流の
効果も相俟って、極めて正確な流量・流速測定ができ、
曲り管゛や径の変化する管路への適用も可能であって、
使用条件の拡大にも寄与するところが犬である。
第１図は従来例を管路側面から示した断面図、第２図は
この発明の一実施例を管路正面から示した背面図、第３
図は第２図Ａ−Ａ線矢視断面図である。 （１）：管路、（５）：中心構造体、（５ａ） ：頭部
、（５ｂ） ：胴部、（５Ｃ） ：尾端部、（６ａ）
（６ｂ） （６ｃ） ：べ一ン状支持構造体、（７）：
リング状渦発生体、（８ａ） （８ｂ） （ｓｃ）（９
ａ） （９ｂ） （９ｃ） ：超音波送受波器、（助：
渦。 代理人痔埋士 佐藤正年 第１図 第２図 第３図
この発明の一実施例を管路正面から示した背面図、第３
図は第２図Ａ−Ａ線矢視断面図である。 （１）：管路、（５）：中心構造体、（５ａ） ：頭部
、（５ｂ） ：胴部、（５Ｃ） ：尾端部、（６ａ）
（６ｂ） （６ｃ） ：べ一ン状支持構造体、（７）：
リング状渦発生体、（８ａ） （８ｂ） （ｓｃ）（９
ａ） （９ｂ） （９ｃ） ：超音波送受波器、（助：
渦。 代理人痔埋士 佐藤正年 第１図 第２図 第３図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 管内でカルマン渦を利用して流体の流量又は流速を測定
するカルマン渦流量計において、頭部がドーム状、胴部
が柱状、尾端が縮径；−ン状の中心構造体を、その頭部
を流体流れの上流側に向けて前記管内に同心状にベーン
状支持構造体によって固定し、管内壁と中心構造体との
間に形成される環状流゛路内にリング状渦発生体を前記
ぺ−ｙ状支持構造体により【同心状に取付け、このリン
グ状渦発生体により発生されるカルマン渦を検出して流
体の流量又は流速を測定するようにし【なることを特徴
とするカルマン渦流量計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17573381A JPS5877620A (ja) | 1981-11-04 | 1981-11-04 | カルマン渦流量計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17573381A JPS5877620A (ja) | 1981-11-04 | 1981-11-04 | カルマン渦流量計 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5877620A true JPS5877620A (ja) | 1983-05-11 |
| JPS642204B2 JPS642204B2 (ja) | 1989-01-17 |
Family
ID=16001282
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17573381A Granted JPS5877620A (ja) | 1981-11-04 | 1981-11-04 | カルマン渦流量計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5877620A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01148912A (ja) * | 1987-12-04 | 1989-06-12 | Agency Of Ind Science & Technol | リング渦流量計 |
| JPH01502690A (ja) * | 1986-08-20 | 1989-09-14 | ケテマ、インコーポレイテッド | 流体流動装置 |
| JP2001314741A (ja) * | 2000-05-12 | 2001-11-13 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | ガス混合装置 |
| KR100760065B1 (ko) | 2006-06-02 | 2007-09-18 | 한국산업기술대학교산학협력단 | 대용량 질량 유량 계측 장치 |
| WO2015013413A1 (en) * | 2013-07-23 | 2015-01-29 | Yokogawa Corporation Of America | Flow area reduction techniques using a centralized streamlined body in vortex flowmeters |
| CN109520571A (zh) * | 2019-01-02 | 2019-03-26 | 安徽天维仪表有限公司 | 一种起旋器及旋涡流量计、加工方法 |
-
1981
- 1981-11-04 JP JP17573381A patent/JPS5877620A/ja active Granted
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01502690A (ja) * | 1986-08-20 | 1989-09-14 | ケテマ、インコーポレイテッド | 流体流動装置 |
| JPH0561570B2 (ja) * | 1986-08-20 | 1993-09-06 | Ketema Inc | |
| JPH01148912A (ja) * | 1987-12-04 | 1989-06-12 | Agency Of Ind Science & Technol | リング渦流量計 |
| JP2001314741A (ja) * | 2000-05-12 | 2001-11-13 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | ガス混合装置 |
| KR100760065B1 (ko) | 2006-06-02 | 2007-09-18 | 한국산업기술대학교산학협력단 | 대용량 질량 유량 계측 장치 |
| WO2015013413A1 (en) * | 2013-07-23 | 2015-01-29 | Yokogawa Corporation Of America | Flow area reduction techniques using a centralized streamlined body in vortex flowmeters |
| US9194729B2 (en) | 2013-07-23 | 2015-11-24 | Yokogawa Corporation Of America | Flow area reduction techniques using a centralized streamlined body in vortex flowmeters |
| US9279706B2 (en) | 2013-07-23 | 2016-03-08 | Yokogawa Corporation Of America | Flow area reduction in Vortex flowmeters using bore reduction techniques |
| CN109520571A (zh) * | 2019-01-02 | 2019-03-26 | 安徽天维仪表有限公司 | 一种起旋器及旋涡流量计、加工方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS642204B2 (ja) | 1989-01-17 |
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